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1、1=|三三|核辐射测量原理复习知识要点第一章辐射源1、实验室常用辐射源有哪几类？按产生机制每 一类又可细分为哪几种？带电粒子源快电子源：P衰变 内转换 俄歇电子重带电粒子源：a衰变 自发裂变非带电粒子源电子辐射源：伴随衰变的辐射、湮没辐射、伴随 核反应的射线、轫致辐射、特征X射线 中子源：自发裂变、放射性同位素（a，n）源、 光致中子源、加速的带电粒子引起的反应2、选择辐射源时，常需要考虑的几个因素是什 么？答：能量，活度，半衰期。3、252Cf可做哪些辐射源？答：重带点粒子源（a衰变和自发裂变均可）、 中子源。第一章射线与物质的相互作用电离损失：入射带电粒子与核外电子发生库仑相 互作用，以使
2、靶物质原子电离或激发的方式而损 失其能量作用机制：入射带电粒子与靶原子的核外电子间 的非弹性碰撞。辐射损失：入射带电粒子与原子核发生库仑相互 作用，以辐射光子的方式损失其能量。作用机制：入射带电粒子与靶原子核间的非弹性 碰撞。能量歧离：单能粒子穿过一定厚度的物质后，将 不再是单能的，而发生了能量的离散；这种能量 损失的统计分布，称为能量歧离。i=ji=j引起能量歧离的本质是：能量损失的随机性。 射程：带电粒子沿入射方向所行径的最大距离。 路程：入射粒子在物质中行径的实际轨迹长度。 入射粒子的射程：入射粒子在物质中运动时，不 断损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿 原来入射方向所穿过的最大距
3、离，称为入射粒子 在该物质中的射程。重带电粒子与物质相互作用的特点：1、主要为电离能量损失2、单位路径上有多次作用一一单位路径上会产 生许多离子对3、每次碰撞损失能量少4、运动径迹近似为直线5、在所有材料中的射程均很短（离=冬航损I dx ） m v2ion 0z 2 E汶 zNZ 2:dx ） m 2rad电辐射损失: 快电子与物质相互作用的特点：七二云S笠 NZ21、电离能量损失和辐射能量损失2、单位路径上较少相互作用一一单位路径_产生较少的离子对i=j3、每次碰撞损失能量大4、路径不是直线，散射大(dE/dx ) E - Zad800(dE/dx )ion带电粒子在靶物质中的慢化：(a)
4、 电离损失一带电粒子与靶物质原子中核外电 子的非弹性碰撞过程。(b) 辐射损失一带电粒子与靶原子核的非弹性 碰撞过程。(c) 带电粒子与靶原子核的弹性碰撞(d) 带电粒子与核外电子弹性碰撞即轫致辐射：带电粒子穿过物质时受物质原子核 的库仑作用，其速度和运动方向发生变化，会伴随发射电磁波。电子的散射与反散射：I=Jw电子与靶物质原子核库仑场作用时，只改变运 动方向，而不辐射能量的过程称为弹性散射。由 于电子质量小，因而散射的角度可以很大，而且 会发生多次散射，最后偏离原来的运动方向，电 子沿其入射方向发生大角度偏转，称为反散射。 反散射系数:I门= I0l=J入射电子能量越低，反散射越严重；对同
5、样能 量的入射电子，原子序数越高的材料，反散射越 严重阻止时间法票5点 正电子与物质的相互作用特点：正电子与物质发生相互作用的能量损失机制 和电子相同。湮没，放出丫光子，或者，它与一 个电子结合成正电子素，然后再湮没，放出丫光 子。湮没辐射：正电子湮没放出光子的过程。湮没光子：正电子湮没时放出的光子。两个湮没光子的能量相同，各等于0.511MW 丫射线与物质的相互作用特点：I=jwY光子是通过次级粒子与物质的原子核或原子核 外电子作用，一旦光子与物质发生作用，光子或 者消失或者受到散射而损失能量，同时产生次电 子；产生次级粒子主要的方式有三种，即光电效 应、康普顿效应和电子对效应。光电效应：丫
6、射线（光子）与物质原子中束缚电子作用，把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去光电效应主要发生在原子中结合的最紧的K层 电子上。光电子能量为Ba = - a光电截面：4 kak为k层光电截面bhv m c 20（32 ）12 以 42Z 5bth=8n th 3h mc 0m c2 ,=1.5以 4 Z 5bhvthX Z 5 b hV ph低能、高Z, 中能、低Z, 高能、高Z,光电效应：bph xZ5 电子对效应:c x Z 康普顿散射;:Z 2光电效应占优势； 康普顿散射占优势; 电子对效应占优势。I=J康普顿效应：射线（光子）与核外电子的非弹性碰撞 过程。在作用过程中，入射光子的一部
7、分能量转 移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而光子 受到散射，其运动方向和能量都发生变化，称为 散射光子。反冲电子与散射光子的能量与散射角及入射光子能量之间的关系: 光子的能量：光子的动2IjE = - m c 2 = ! o - m c 2P =mv = -m电子的劫量：以5 6= v / C相对论关系c2+m2c4反冲电子能量：E 2(1 - cos0)E =匚e m c2 + E (1 - cos0)散射光子能量：EE=瓦早YE反冲角:1+ (1 -cos 0) m c2 oc娜=1+兰 tg-l mc 2) 2任何一种单能y射线产生的反冲电子的动能 都是连续分布的。且存在最大反冲电子
8、动能。在最大反冲电子动能处，反冲电子数目最多， 在能量较小处，存在一个坪。电子对效应：是当入射？射线(光子)能量较高 (1.022MeV )时，当它从原子核旁经过时，在核 力的作用下，入射光子转化为一个正电子和一个 电子的过程。i=jwl=jw电子对效应除涉及入射光子与电子对以外，必 须有第三者一一原子核的参与，否则不能同时满 足能量和动量守恒。电子对效应要求入射光子的 能量必须大于1.022MeV。2m c 20正负电子的总动能为:- e+ e电子对效应的截面hv稍大于h * 2 m 0 C 2 时：。p x 割 Y射线没有射程的概念。窄束y射线强度 衰减服从指数衰减规律，只有吸收系数及相应
9、的 半吸收厚度的概念。0.693t =1/2 H质量厚度耳pm第三章概率统计问题二项式分布数学期望=E G )=0 n . PN (n )= N 0 p n = 0).、.m 2 = d (s) = e 方差，n=N pq = E (&).(! - p )泊松分布=小jn!E (& ) = Z n . P (n ) = m 数学期望。D)=罗 n-E()T-P(n)= m方差 。高斯分布概率密度函数为:f G)=士exp:-m2。2Ex)= fx - f vxiix = m数学期望D(x)= fix EG)1 f (xdx =。2方8串级随机变量i=jIW串级随机变量的主要特点：(A)期望侮也
10、).代)(B) 方D差 E(&2)1 D(q)+ egDR)D)1(C) 相对方i? r w 一个核在0t时间内发生衰变的概率为:p = 1 一 e-籽N0长寿命核素在核衰变过程中核衰变数的方差与其平均值相等误差传递公荔23 (J2X noyoy(J2 =(J2 + - Q2 +，I办 J % yxj %分析一些常见璋供:(J = J(b2 +(J2 )y %V = (b2 +(J2 )1/2/(X 工)y x, x12J12第一次，没有样品，在时间内测得本底的计数 为溯；第二次，放上样品，在相同时间内测得样品和本 底的总计数为卬。样品的净计数购虬其标准偏差为:底 + Q2 ) = IN +N
11、%Nb Nsb s对放射性计数的标准误差只需用一次计数N或 有限次计数的平均值开方即可得到。er = d N = ：N在相对标准偏差给定的情况下，所需最小测量时mm V2 (Jn - Jn)2间为： bI=jw在规定的总测量时间T=ts+tb内使测量结果的 误差最小n / n t =-sb - Ts 1 + J n / nl=Jl=Jw电离过程的涨落：产生电子一正离子对或电子一 空穴对的碰撞都是随机的，因而一定能量的带电 粒子形成的离子对数是涨落的，同样是一个随机 变量，服从一定的概率分布。11共产生的离子对数的平均值：11离子对数涨落的标准误差及相对标准误差O 1:切V = - I页 5 E
12、0由于各次碰撞电离过程是非独立的，产生的离子 对数不能简单用泊松分布来描述，而要对泊松分 布进行修正，引入法诺因子Ff = 观测的n的方差住a 2泊松统计预测的方差 n _b = v F - n v =、. F nF 一般取1/21/3 （气体）或01015（半导体） 把这种分布称为法诺分布。第四章气体探测器11入射粒子直接产生的离子对称为原电离。初电离产生的高速电子足以使气体产生的电离11称为次电离。总电离=原电离+次电离电离能3 :带电粒子在气体中产生一电子离子对所需的平均能量。对不同的气体，3大约为30eV11若入射粒子的能量为0,产生的平均离子对数 为：离子对服从法诺分布 离子对数的方
13、差L 电子与离子在气体中的运动：1、漂移（电场作用）；2、扩散（密度大-小）；3、电子的吸附和负离子的生成；4、复合；电子吸附效应、电荷转移效应、复合效应等，都 不利于电荷收集。电离室的工作机制脉冲型工作状态记录单个入射粒子的电离效应，处于这种工作状态的电离室称为：脉冲电离室。用于重带电粒子的能量和强度测量。累计型工作状态记录大量入射粒子平均电离效应，处于这种工 作状态的电离室称为：累计电离室。多用于x，y、b和中子的强度、通量、剂量、 剂量率测量。输出回路的定义：输出信号电流所有流过的回路 都包括在输出回路中。输出回路的简化过程： 感应电荷在外回路上形成的电流，在负载电 阻RL上形成电压，有信号输出； 测量仪器有内阻、电容； 探测器电容C1。 线路的杂散电容C 。1=1w1111l=Jl=jl=jwliiJl=jw.土 袈)=V eC+G ). u+r +(t )一2 E(r-(t)*(r-G) 输出电流：0jjkkLj=1k=1电离室的输出电童信号_ 05 。3记录下来的脉冲数射入电离室灵敏体积的粒子数探测效率FWHMn =能量分辨率厂i=J输出的电流（电压）值n =灵敏度：单位强度的射线照射下输出的电离电流E心）Ne E e h = = o
